DESAIN ALAT PENYIRAM BAWANG MERAH MENGGUNAKAN MOTOR

DC DENGAN ENERGI TERBARUKAN

PUBLIKASI ILMIAH

Disusun sebagai salah satu syarat menyelesaikan Program Studi Strata I pada Jurusan Teknik

Elektro Fakultas Teknik

Oleh:

WAHYU AJI PUSPITO

D400140084

PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA

2018

i

ii

iii

4

DESAIN ALAT PENYIRAM BAWANG MERAH MENGGUNAKAN MOTOR DC DENGAN

ENERGI TERBARUKAN

Abstrak

Peralatan pendukung dalam pertanian semakin hari semakin maju dengan adanya teknologi yang

canggih dan sangat berguna untuk membantu para petani untuk mempermudah pekerjaannya. Salah

satu penerapan kemajuan teknologi itu yakni dalam pertanian bawang merah yang mengadopsi

teknologi yang maju dalam proses penyiraman bawang merah itu sendiri. Hal ini menjadi salah satu

faktor terciptanya alat penyiraman tanaman bawang merah yang menggunakan teknoligi terbaru guna

mempermudah para petani dan dianggap lebih efisien dibandingkan dengan menggunakan penyiraman

secara tradisional. Metode yang digunakan pada penelitian ini yakni mendesain sebuah alat penyiraman

tanaman bawang merah yang berbasis motor DC yang menggunakan energi terbarukan sebagai sumber

utama. Saat ini mayoritas alat penyiraman bawang merah masih menggunakan ember dan sangat

bergantung pada tenaga manusia sebagai sumber utamanya. Bahan bakar fosil yang semakin hari

semakin menipis ketersediaannya membuat para masyarakat beralih menuju sumber energi alternatif

dengan memanfaatkan energi matahari dengan bantuan panel surya berkapasitas 120 wattpeak.

Accumulator dengan kapasitas 12 V dan arus sebesar 5 A yang di chopper boost hingga 36 V, sehingga

alat penyiram berbasis motor DC ini di supply tegangan sebesar minimum sebesar 12 V dan tegangan

maksimum sebesar 36 V yang akan membuat motor DC berputar secara cepat. Hasil dari proses

penelitian alat penyiraman bawang merah ini dapat menyiram bawang merah dengan maksimal.

Apabila potensio diputar pada keadaan 0% maka tegangan yang dihasilkan sebesar 11.1 V dengan daya

67.5 Watt, sedangkan jika potensio diputar pada keadaan 100% didapatkan nilai tegangan maksimum

35.5 V dengan daya 63.1 Watt.

Kata Kunci: Energi terbarukan, motor DC, chopper boost, penyiram bawang merah.

Abstract

Supporting equipment in agriculture increasingly more advanced with the sophisticated technology

and is very useful to help the farmers to facilitate his work. One application of technological advancements

that namely in agriculture onion that adopt advanced technology in the process of watering the onion itself.

This has to be one of the factors the creation tool of the onion plant watering using the latest teknoligi in

order to facilitate the farmers and is considered more efficient than using the traditional watering. The

methods used in this study i.e., design a tool watering plants of onion based DC motor that uses renewable

energy as its primary source. Currently the majority of watering tool the onion still using bucket and rely

heavily on manpower as its main source. Fossil fuels are increasingly depleting its availability make the

switch community towards alternative energy sources by utilizing solar energy with the help of solar panels-

capacity 120 wattpeak. Accumulator with a capacity of 12 V and a current of 5 A boost chopper in to 36 V,

so the sprinklers this DC motor based on the supply voltage of 12 V and a minimum of the maximum voltage

of 36 V DC motor which would make the spins quickly. The result of the process of research tool watering

watering can this onion onion with a maximum. When potensio played on the State of the 0% then the

resulting voltage 11.1 V with power of 67.5 watts, whereas if potensio played on the State of 100% of the

maximum voltage value obtained 35.5 V with 63.1 power Watts.

Keywords: Renewable energy, DC motor, chopper boost, sprinkler red onion.

1. PENDAHULUAN

Saat ini perkembangan sektor industri semakin hari semakin mengalami kemajuan yang sangat

drastis. Industri di Indonesia untuk saat ini semakin banyak tumbuh mulai dari industri kecil

5

sampai industri yang besar. Hal ini membuat peningkatan lapangan pekerjaan yang signifikan.

Industri pertanian adalah salah satu komiditi besar yang di miliki di seluruh Indonesia. Pertanian

bawang merah adalah salah satu industri tersebut, pertanian bawang merah khususnya banyak

menjanjikan suatau penghasilan yang memuaskan. Namun, bukan tidak mungkin dalam sektor

pertanian bawang tersebut tidak memunculkan nilai negatif yang dirasakan oleh para petani

bawang tersebut. Hal yang dikeluhkan oleh para petani bawang merah itu adalah harga jual

bawang yang mengalami fluktuatif selain itu dalam sektor penyiraman para petani bawang

merah juga mengalami keresahan. Para petani bawang merah banyak yang mempermasalahkan

mengenai soal irigasi dan khususnya soal proses penyiraman dalam tanaman bawang merah

tersebut. Selain itu banyak para petani yang masih melakukan penyiraman secara manual

menggunakan ember dan menguras banyak tenaga manusia. Banyak para petani bawang merah

yang meresahkan bahwa mereka harus membeli alat untuk menyirami lahan mereka yang

memakan banyak biaya cukup tinggi. Bukan tidak mungkin hal ini mempengaruhi pendapatan

yang dihasilkan nantinya.

Alat penyiraman tanaman bawang merah dengan menggunakan motor DC adalah salah satu

energi terbarukan yang berupaya untuk menjawab keluhan para petani bawang merah yang

mempersoalkan mengenai masalah penyiraman. Alat ini didesain dengan sedemikian rupa agar

dapat membantu para petani dalam proses penyiraman yang masih banyak dilakukan secara

manual, meringankan tenaga untuk menyiram dan juga dapat menekan biaya pengeluaran agar

lebih minimum dan mengurangi tenaga manusia yang di butuhkan . Alat ini juga sangat ramah

lingkungan karena memanfaatkan energi yang berasal dari alam sebagai sumber utama

masukannya. Beralihnya pemanfaatan bahan bakar fosil menjadi bahan bakar alternatif sangat

diupayakan oleh pemerintah karena bahan bakar fosil yang tidak lama lagi akan habis. Energi

alternatif yang memanfaatkan energi panas matahari yang nantinya akan di konversi oleh panel

surya menjadi sumber energi lain ini sangat memiliki potensi yang bagus untuk sekarang dan

dimasa depan (Rusman, 2015).

Peneliti berusaha untuk mengatasi setiap permasalahan yang dirasakan para petani bawang

merah dengan menciptakan alat yang berbasis sumber energi terbarukan. Energi yang digunakan

pada proses pembuatan alat ini adalah energi alternatif yang berasal dari panas matahari yan

akan dirubah menjadi energi utama. Energi matahari akan dirubah menjadi energi listrik melalui

panel surya. Kemudian, hasil pengubahan energi tersebut akan disimpan dalam media berupa

akumulator. Ketika pengisian pada akumulator sudah terisi penuh maka otomatis aliran listrik

yang mengaliri akumulator tersebut akan diputus oleh solar charger controller (Satwiko, 2011).

6

Indonesia merupakan negara tropis yang memiliki potensi alam berupa sinar matahari yang

sangat besar, sel surya ini dapat menghasilkan energi listrik dalam jumlah yang tak terbatas

(Rasmi, 2012). Potensi ini dapat dimanfaatkan dengan sedemikan rupa sebagai sumber energi

alternatif yang murah dan berjangkau panjang. Oleh karena itu peneliti berupaya membuat

desain alat penyiram bawang merah menggunakan motor DC dengan energi terbarukan.

Alat penyiram bawang merah ini di desain menggunakan pralon PVC dan alat penyiram

bawang merah ini terdiri dari motor DC yang berfungsi sebagai penggerak kipas atau

penyemprot. Sumber akumulator didapat dari panel surya melalui charge controller dan ketika

akumulator terisi penuh arus akan terputus secara otomatis, dari akumulator baru disalurkan ke

rangkaian cooper bost sehingga motor DC dapat di supplai dari tegangan rendah ke tegangan

tinggi 12 Volt hingga 35 Volt dan motor DC akan berputar lebih cepat ketika di suplay hingga

35 Volt (Majeed, 2014).

1.1 Perumusan Masalah

Permasalahan yang di ajukan untuk perencanaan desain alat penyiram bawang merah dengan

motor DC mengggunakan energi terbarukan yaitu, bagaimana cara merancang alat penyiram

bawang merah menggunakan motor DC dengan energi terbarukan?

1.2 Tujuan Penelitian

Tujuan penelitian ini adalah untuk merancang desain alat penyiram bawang merah

menggunakan motor DC dengan energi terbarukan.

1.3 Manfaat Penelitian

Manfaat dari penelitian ini adalah :

1) Memanfaatkan energi matahari untuk menjadi energi alternatif yang ramah lingkungan.

2) Membantu petani bawang merah dalam proses penyiraman.

3) Dijadikan untuk referensi selanjutnya dalam pembuatan alat penyiraman bawang merah

yang berbasis motor DC energi terbarukan yang lebih optimal lagi.

2. METODE

2.1 Rancangaan Penelitian

Penelitian dengan judul desain alat penyiram bawang merah menggunakan motor DC

dengan energi terbarukan ini, penulis memnggunakan metode penulisan sebagai berikut :

A. Studi Literatur

Studi literatur berisi tentang kajian penulis dari refrensi-refrensi yang di peroleh baik

karya ilmiah, buku, dan internet yang berhubungan dengan sebuah penelitian.

B. Pengumpulan Data

7

Pengumpulan data dapat di peroleh dengan melakukan pengukuran arus, tegangan

pada panel surya dan chooper bost.

C. Pembuatan Alat

Pembuatan alat penyiram bawang merah dengan mengunakan motor DC

menggunakan energi terbarukan meliputi perencanaan sistem elektronika yang

kemudian dilanjutkan pembuatan sistem.

2.2 flowchart Penelitian

Gambar 1. Flowchart Penelitian

8

3. HASIL DAN PEMBAHASAN

3.1 Desain Alat Penyiram Bawang Merah Menggunakan Motor DC Dengan Energi

Terbarukan

Desain alat penyiram bawang merah menggunakan motor DC dengan energi terbarukan.

Berdasarkan pada gambar di bawah ini data yang di dapat dari beberapa sumber

selanjutnya di terapkan sehingga terbentuknya alat penyiram bawang merah gambar 2.

Motor DC gambar 3. Chopper boost ada gambar 4.Accumulator gambar 5 dan gambar 6

yakni panel surya.

Gambar 2. Alat penyiram bawang merah

Gambar 3. Motor DC

9

Gambar 4.chooper boost

Gambar 5. Accumulator

.

Gambar 6. Panel surya

10

3.2 Rumus Perhitungan Daya Dan Lama Pemakaian

Mencari perhitungan daya (Watt) tabel di bawah ini di peroleh dari rumus :

............................................................................... (1)

Keterangan :

P = Daya ( Watt)

V = tegangan (Volt)

I = Arus (Ampere)

Perhitungan tabel 2 untuk mengetahui daya yang dapat di hasilkan dalam keadan potensio 50%

menggunakan perhitungan di bawah :

V = 25.6 Volt

I = 2.03 Ampere

Dimana untuk mencari daya :

Mencari perhitungan lama pemakaian di peroleh dari rumus :

b ..................................................................................... (2)

Keterangan :

lp = lama pemakaian

Is = arus sumber (ampere)

Ib = arus beban (ampere)

Perhitungan tebel 2 untuk mengetahui lama pemakaian dapat di hasilkan dalam keadaan 50%

menggunakan perhitungan di bawah:

Is = 5 Ampere

Ib = 2.03 Ampere

Dimana untuk mencari lama pemakaian:

11

Perhitungan tabel 2 dapat di ketahui bahwa pengujian alat dengan berbeban pada saat

potensio menunjukkan 0% menghasilkan tegangan 11.1 V, arus sebesar 6.09 A, daya 67.5

Watt dapat bertahan selama 0.82 jam. Pengujian pada saat potensio menunjukkan 25%

menghasilkan tegangan 17.75 V arus sebesar 2.34 A, daya 41.5 watt dapat bertahan selama

2.13 jam. Pengujian pada saat potensio menunjukkan 50% menghasilkan tegangan 25.6 V

arus pada beban 2.03 A, daya 51.9 watt dapat bertahan selama 2.46 jam. Pengujian pada saat

potensio menunjukkan 75% menghasilkan tegangan 30.5 V, arus sebesar 1.80 A, daya 54.9

watt dapat bertahan selama 2.77 jam. Pengujian pada saat potensio menunjukkan 100%

menghasilkan tegangan 35.3 V, arus sebesar 1.79 A, daya 63.1 watt dapat bertahan selama

2.80 jam.

3.3 Hasil Pengukuran Tegangan Dan Arus Pada Panel Surya

Pengukuran tegangan dan arus dilakukan dengan multimeter pada solar cell 120 WP, dalam

pengukuran waktu yang berbeda tetapi tempat yang sama hasil yang di peroleh berbeda.

Tabel 1. Nilai Tegangan dan Arus pada Panel Surya

Waktu Vtb(volt

beban) I(ampere)

11.00 17 4,3

12.00 15,5 1,06

13.30 18,5 2,43

14.00

15.00

18

17,5

2,48

1,12

Hasil pengukuran dari tabel 1 di simpulkan bahwa, hasil yang di peroleh tegangan input

maupun arusnya berbeda di setiap waktunya. Pengukuran pada pukul 11.00 dapat

menghasilkan tegangan 17 V arus 4,3 A. Pengukuran pada pukul 12.00 dapat menghasilkan

tegangan 15,5 V arus 1,06 A. Pengukuran pada pukul 13.00 dapat menghasilkan tegangan 18,5

V arus 2,43 A. Pengukuran pada pukul 14.00 dapat menghasilkan tegangan 18 V arus 2,48 A .

Pengukuran pada pukul 15.00 dapat menghasilkan tegangan 17,5 V arus 1,12 A .

3.4 Hasil Pengujian

3.4.1 Hasil Pengujian Dengan Accumulator

Hasil dari pengujian alat penyiram bawang merah menggunakan motor DC dengan

energi terbarukan dapat di hasilkan seperti tabel dibawah ini :

12

Tabel 2. Hasil pengujian beban

Keadaan

potensio

Vs

(Volt)

I s

(Amper)

Vtb

(Volt

beban)

I beban

(Ampere)

Daya

(Watt)

Lama

pemakaian/

jam

0% 12 5 11,1 6,09 67,5 0,82

25% 12 5 17,75 2,34 41,5 2,13

50% 12 5 25,6 2,03 51,9 2,46

75% 12 5 30,5 1,80 54,9 2,77

100% 12 5 35,3 1,79 63,1 2,80

Hasil dari pengkuruan menurut tabel 2. Prinsip kerja potensio ini untuk mengatur

tegangan yang nilai resitansinya dapat diatur sesuai dengan kebutuhan contohnya seperti

chooper boost yang di gunakan dalam penelitian ini. Dapat disimpulkan bahwa ketika

potensio dalam keadaan 0% arus yang mengalir sebesar 6.09 A dan tegangan sebesar 11.1

V. Jika potensio diputar pada keadaan 0% arus yang mengalir sebesar 2.03 A dan

tegangannya 25.6 V. Keadaan potensio pada posisi 100% arus yang mengalir 1.79 A dan

tegangannya 35.3 V. Hal ini dapat disimpulkan bahwa pada saat awalan putaran mesin

berputar memerlukan arus yang cukup besar untuk menyedot air keatas dan ketika potensio

diubah maka arus akan menurun tetapi tegangan yang dibangkitkan dari beban menjadi naik.

3.4.2 Hasil Pengujian Menggunakan Panel Surya

Pengukuran tegangan dan arus dilakukan dengan multimeter pada motor DC langsung

melalui solar cell 120 WP, dalam pengukuran waktu yang berbeda tetapi tempat yang sama

hasil yang di peroleh berbeda.

Tabel 3. Nilai Tegangan dan Arus pada motor DC

Waktu Vtb(volt

beban) I(ampere)

13.00 10 2,30

13.30 11,5 1,70

14.00 11 2,25

14.30

15.00

10,5

2,5

2,15

2,14

Hasil pengukuran dari tabel 3 di simpulkan bahwa, hasil yang di peroleh tegangan

input maupun arusnya berbeda di setiap waktunya. Pengukuran pada pukul 13.00 dapat

menghasilkan tegangan 10 V arus 2,30 A. Pengukuran pada pukul 13.30 dapat

13

menghasilkan tegangan 11,5 V arus 1,70 A. Pengukuran pada pukul 14.00 dapat

menghasilkan tegangan 11 V arus 2,25 A. Pengukuran pada pukul 14.30 dapat

menghasilkan tegangan 10,5 V arus 2,15 A. Pengukuran pada pukul 15.00 dapat

menghasilkan tegangan 2,5 V arus 2,14 A.

4. PENUTUP

Berdasarkan hasil dari pengujian alat tersebut dapat di simpulkan bahwa :

1) Alat penyiram bawang merah ini menggunakan panel surya berkapasitas 120 WP

dengan arus maksimal panel sebesar 6.96 A yang digunakan untuk proses pengisian

akumulator yang akan dihubungkan dengan chooper boost lalu akan di sambungkan

ke beban.

2) Alat penyiram bawang merah ini disuplai melalui chopper boost sebesar 36 Volt dan

chopper boost sendiri disuplai dari akumulato sebesar 12 Volt.

3) Alat ini dapat menyiram bawang merah dengan tegangan awal sebesar 11.1 Volt

dengan arus sebesar 6.09 A. Alat ini dapat bekerja secara optimal apabila chopper

boost diputar dengan menjukkan sebesar 100% dan arus yang dialirkan sebesar 1.79

A dengan tegangan 35.3 V.

4) Alat ini dapat diaplikasikan secara langsung oleh para petani bawang merah namun

perlu diadakan perbaikan dalam sistem penyimpanan akumulatornya agar dapat

digunakan dalam jangka waktu yang lama agar lebih efektif dalam pengunaannya.

PERSANTUNAN

Atas terselesainya Tugas Akhir ini penulis memberikan ucapan terimakasih kepada pihak-pihak

yang telah membantu selama penelitian, pihak-pihak yang dimaksud sebagai berikut:

1) Penulis mengucapkan terimakasih kepada Allah SWT yang telah melimpahkan

rahmat dan ridho-nya, serta tidak lupa sholawat kepada Rasulullah Muhammad SAW

sehingga dalam pembuatan tugas akhir ini dapat terselesaikan dengan lancar dan

baik.

2) Keluarga,Bapak- ibu tercinta, kakak, yang telah memberikan banyak supoort berupa

motivasi, semangat, doa, dan membantu baik moril maupun materi.

3) Bapak Umar S.T.,M.T. selaku dosen pembimbing Tugas Akhir.

4) Bpk/ibu dosen Tenik Elektro Universitas Muhammadiyah Surakarta .

5) Teman-teman yang berjasa membantu dalam pembuatan alat yaitu mas Tiyok,mas

dimas pele,galih,bayu,dony, khamid, pak mulyadi.

14

6) Teman-teman yang selalu membantu, menyemangati dan memberi motifasi dalam

penyelesaikan tugas akhir yaitu dek rara,adit, rosid, kelas c 2014,Rb

family,sigit,setiawan,liam gallagher.

7) Emha ainun najib,Habib syech bin abdul qodir assegaf dan para kiyai yang selalu

memberi inspirasi serta motivasi.

8) Semua rekan, sahabat mahasiswa teknik elektro yang telah ikut serta dalam

membantu dan mendoakan pembuatan alat serta laporan ini.

DAFTAR PUSTAKA

Ghadhban ahmed majeed,2014, Design of Aclosed Loop Control of the Boost Converter.

International Journal of Engineering Research and General Science Volume 2, Issue 6,

Michael A Nitsche, Water Paulus Neurology 57 (10), 2001 , Sustained excitabillity elevations

induced by transcranial DC motor.

Rusman, 2015, Pengaruh Variasi Beban Terhadap Solar Cell Dengan Kapasitas 50wp

Sido pekso satwito, I astra 2011, Studi Rancang Bangun Solar Charge Controller Arus,

Tegangan dan Suhu Berbasis Mikro Controler At Mega 8535.

Swami rasmi (2012) Solar Cell. International Journal of Seintific ond Rese Arah. Pubicatione,

Volume 2.